Файл: Фигуровский Н.А. Химия обличает.pdf

лезни, возвращать молодость старикам, делать че­ ловека бессмертным. Это была чистейшая мистика, основанная на религиозных верованиях в чудеса, в существование духов, дьяволов и ангелов. Опера­ ции алхимиков сопровождались молитвами и за­ клинаниями, призывами духов и дьяволов, спири­ тизмом и различными мистическими приемами. Эти операции производились часто лишь ночью, при бла­ гоприятных констелляциях, то есть при определен­ ных положениях звезд и созвездий на небе. Сколь­ ко энергии и труда тысяч людей, зараженных ре­ лигиозным дурманом, было затрачено на получе­ ние «философского камня»! И тем не менее весь этот труд оказался бесплодным.

В наши дни превращение атомов друг в друга осуществляется человеком без всякой мистики, без участия духов и дьяволов, без заклинаний и при­ зывов божества. Пользуясь замечательными до­

успешное осуществление таких превращений на­ глядно демонстрирует, насколько убогими и грубы­ ми являются религиозные представления о мате­ рии, лежавшие в основе средневековой схоласти­ ческой науки-

Установив структуру атомов, состоящих, как из­ вестно, из протонно-нейтронного ядра и электрон­ ных оболочек, современная наука значительно про­ двинулась вперед в познании причин химических явлений и природы химических связей между ато­ мами в молекулах.

3&

Само собой понятно, какое огромное значение имеют успехи химии в этой области. Известно, что

взаимодействием электронов отдельных атомов. В различных случаях эти связи могут обладать раз­ личной прочностью. Поэтому, грубо говоря, одни молекулы оказываются способными к реакциям и легко взаимодействуют с разнообразными видами других молекул, а другие, наоборот, весьма инерт­ ны. Например, молекулы так называемых предель­ ных углеводородов жирного ряда не вступают во взаимодействие даже с весьма действенными веще­ ствами. В связи с этим они уже давно получили название «химических мертвецов». Однако химики наших дней научились воздействовать на них, за­ ставили их вступать в реакции с различными ве­ ществами, в результате чего получаются ценные продукты большого практического значения.

Еще несколько десятков лет назад нефть, со­ стоящая из смеси углеводородов, не могла считать­ ся химическим сырьем, так как ученые были не в состоянии осуществить необходимые превращения углеводородов. Теперь нефть и сопутствующие ей горючие газы служат одним из важнейших и цен­ ных видов химического сырья и исходными про­ дуктами для получения самых разнообразных ве­ ществ. Из нефти получают в широком масштабе спирт, синтетические каучуки, высокополимерные материалы, разнообразные фармацевтические пре­ параты, красители и другие ценные продукты. По­ мимо этого, естественно, нефть служит источником

31

и для получения горючих и смазочных мате­ риалов.

Задача химиков, желающих осуществить те или иные химические процессы в строго определен­ ном направлении, сводится к расшатыванию опре­ деленных химических связей у молекул, к воздей­ ствию на электроны, обусловливающие такие свя­ зи. Для этой цели в различных случаях применяют­ ся высокие и сверхвысокие давления и температу­ ры, разнообразные катализаторы — ускорители и регуляторы химических процессов, обеспечиваю­ щие их ход в строго определенном направлении. Кроме этого, современная химическая техника ис­ пользует ферменты, различные среды (растворите­ ли) и, наконец, так называемые радиационные воз­ действия.

Подробное рассмотрение всех этих способов за­ вело бы нас слишком далеко. Но, может быть, сле­ довало бы в нескольких словах остановиться на одном из способов расшатывания химических свя­ зей — посредствомвоздействия на реакционную смесь радиоактивных' излучений, например, гаммалучей, рентгеновских, потока нейтронов и т. д. Изу­ чение таких путей воздействия на молекулы реаги­ рующих веществ составляет предмет радиационной химии — весьма перспективной и многообещаю­ щей области современной химии и химической тех­ ники.

Возьмем в качестве примера ту же нефть. Хо­ рошо известно, что важнейшим продуктом, полу­ чаемым из нефти в настоящее время, является бензин. Но в природных нефтях бензина мало, зна-

32

чИТЗЛЬНЯЯ ЧАСТЬ их состоит из тяжелых углеподородов. Для того чтобы получить из тяжелой нефти легкий бензин, ее подвергают особой химической переработке — крекинг-процессу. В принципе этот процесс состоит в обработке нефти при вы­ соких давлениях и температурах в присутствии катализаторов. При этом тяжелые углеводороды расщепляются на более легкие, и нефть значитель­ но обогащается бензином.

Представим себе, что при крекинге, помимо ка­ тализатора, на нефть оказывают воздействие еше и радиоактивные излучения. В этом случае рас­ щепление тяжелых молекул углеводородов может проходить не только быстрее, но и по совершенно иным путям, особенно в присутствии некоторых посторонних веществ. Из сочетаний полученных при такой обработке обрывков молекул углеводо­ родов могут возникать новые и ценные продукты, важные для народного хозяйства.

Это один из многочисленных примеров радиа­ ционного воздействия на химический процесс. Ра­ диационная химия — одно из важнейших направ­ лений химии ближайшего будущего.

Успехи, достигнутые наукой в познании меха­ низма химических превращений и управления хи­ мическими процессами, нельзя рассматривать •в отрыве от изучения энергетической стороны хи­ мических реакций, от успехов химической термо­ динамики, а также от изучения скоростей проте­ кания химических процессов — химической кине­ тики.

В этом отношении особенно крупное теоретиче-

-33

ское и практическое значение приобрели исследо­ вания лауреата Нобелевской премии академика Н. Н. Семенова, в течение многих лет изучавшего механизмы цепных процессов.

Сущность цепных реакций состоит в том, что при воздействии на некоторые виды молекул, на­ пример света, электрического разряда и т. д., воз­

рующие с другими молекулами исходного продук­ та. В результате реакции «свободных радикалов» с другими молекулами смеси возникают, помимо конечного продукта реакции, новые активные мо­ лекулы, в свою очередь воздействующие на исход­ ные молекулы. Цепной процесс может протекать с различными скоростями. В случае, если возни­ кает разветвленная цепь, то есть число образуе­ мых «свободных радикалов» в каждом звене реак­ ции все больше и больше возрастает, реакция при­ обретает характер взрыва.

По цепному механизму протекают многие реак­ ции, осуществляемые в промышленном масштабе, в частности процессы полимеризации, то есть образования больших молекул высокополимерных материалов из простых исходных молекул — мо­ номеров. По цепному же механизму протекают и процессы атомных взрывов, в которых роль актив­ ных частиц играют нейтроны, образующиеся при распаде исходных атомов тяжелых радиоактивных элементов. В атомных котлах такого рода процес­ сы регулируются путем внесения в зону реакции поглощающих нейтрономатериалов.

34

В познании механизма химических превраще­ ний большое значение приобрели радиохимические методы исследования. 'Современная радиохимия, несмотря на свой сравнительно молодой возраст, уже добилась огромных успехов в изучении хими­ ческих процессов, связанных с радиоактивными явлениями. В ряде случаев с помощью радиохими­ ческих методов исследования химикам удается ре­ шать изумительные по тонкости задачи. Применяя «меченые атомы», радиоактивные изотопы эле­ ментов, удалось совершенно точно решить вопро­ сы, связанные со структурными изменениями мо­ лекул в процессе их химических превращений, рас­ шифровать механизм перегруппировок атомов в молекулах в ходе химических реакций, при воз­ действии других молекул. Пользуясь тем, что на­ личие радиоактивных атомов в молекулах легко фиксируется с помощью индикаторов, и применяя, например, радиоактивный изотоп углерода Си, х и ­

Для этой цели радиоактивный углерод вводится в

определенное положение в исходные молекулы, которые затем подвергаются соответствующему воздействию других молекул. Затем в полученных продуктах определяют наличие радиоактивного углерода.

Радиоактивные изотопы широко применяются в самых различных областях науки и промышленно­ сти. Так, с помощью того же радиоактивного уг­ лерода определяется возраст археологических находок, тех или иных геологических образова­

35

ний; изотопы с успехом используются в автомати­ ке, для контроля производства и в других обла­ стях.

Все, что знает современная химия о химических процессах, о взаимодействии атомов и молекул в различных условиях, позволяет осуществлять в промышленном масштабе превращения, приводя­ щие к получению из простейших и доступных ис­ ходных материалов ценнейшие и разнообразные по своим свойствам вещества и материалы.

Особенно разительны успехи, достигнутые хи­ мией в последнее время в области получения раз­ нообразных синтетических высокополимерных ма­ териалов. На примерах искусственных волокон, в ряде случаев далеко превосходящих по прочности, гигиеничности и красоте естественные волокна, хо­ рошо известно, какое огромное практическое зна-- чение получила эта область органического синте­ за. Будущее Советского Союза и других стран не­ мыслимо без широчайшего бытового и промыш­ ленного применения разнообразных синтетических высокополимерных материалов. Коммунистическая партия и Советское правительство уделяют особен­ но большое внимание развитию в нашей стране этой области науки и промышленности.

Помимо многих типов синтетических каучуков,

впоследние годы химиками получено и передано

впроизводство несколько весьма ценных по свой­ ствам синтетических смол, оказавшихся превосход­ ным материалом для производства самых разнооб­ разных бытовых и технических товаров. Среди

них — виниловые смолы, из которых так же, как и

36

из их сополимеров (продуктов совместной полиме­ ризации с другими смолами) получены волокна для изготовления тканей и разнообразных техниче­ ских изделий. Из других смол в нашей стране в настоящее время особое значение приобретают по­ лиэфирные смолы и, в частности, лавсан (терилен), дающий превосходные по качеству волокна. Ткани из них очень прочны, не боятся влажности, дейст­ вия кислот и других реагентов. Это немнущиеся ткани, которые отглаживаются лишь однажды, при выпуске готовой одежды с фабрик. Широкую из­ вестность приобрели и изделия из полиамидных смол — капрона, нейлона, перлона и др.

Большое техническое значение имеют полиэти­ лен, фторопласты и другие разнообразные синте­ тические материалы.

Химики неустанно продолжают изучать все сто­ роны процессов синтеза высокополимерных и дру­ гих соединений — все стадии перехода от простей­ ших, дешевых и доступных простых молекул к грандиозным по размерам молекулам высокополи­ мерных материалов, состоящих иногда из сотен тысяч атомов. Поистине безграничны перспекти­ вы, которые открываются перед человечеством в

’результате успехов химии!

Впоследние десятилетия химия чрезвычайно обогатила и арсенал лекарственных средств. Благо­ даря ее успехам удалось ликвидировать многие

тяжелые заболевания и эпидемии, которые еще не­ давно были подлинным бичом для человечества.

Здесь, прежде всего, следует назвать сульфа­ мидные препараты. С тех пор как в 1935 году по­

37